FI114044B - Menetelmä näytteiden ottamiseksi ilmasta - Google Patents

Description

114044

Menetelmä näytteiden ottamiseksi ilmasta Förfarande för tagning av prov ur luft

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää näytteiden ottamiseksi 5 ilmasta siinä olevien hiukkasten, kuten mikrobien ja muiden suuruusluokaltaan nanotasoa tai sitä suurempien hiukkasten ilmaisemiseksi ja niiden määrien mittaamiseksi.

Hyvin monessa kohteessa on tarpeen saada selville ilman sisältö tämien hiukkasten määrä. Tällaisia ovat sairaalat, lääketeollisuus, elintarviketeollisuus, vastaanotto- ja toimenpidetilat sekä muut bioteknologiset työskentely-ympristöt. Usein on tarpeellista tietää, sisältääkö huoneilma bakteereja, viruksia, itiöitä, myrkyllisiä hiukkasia jne.

15

Mikäli ilmaistavia hiukkasia on lukumäärältään runsaasti ja kokoluokkamäärityksessä riittää > 0,01 μτη olevia hiukkasia, voidaan näytteenotossa käyttää esimerkiksi sähkösuodatinta. Suurin osa viruksista ja DNA-molekyyleistä jäävät tällöin 20 kokonaan keräyksen ulkopuolelle, koska ne ovat hiukkaskooltaan < 0,01 pm. Kuitusuodattimet eivät sovellu nanosuuruusluokan hiukkasten keräämiseen sellaisella luotettavuudella, jolla ·;··· johtopäätöksien kannalta on merkitystä.

, 25 Suurin epäkohta tällä hetkellä on esimerkiksi siinä, ettei tartuntaa aiheuttavia sairaalabakteereja pystytä havaitsemaan !..* sairaalailmassa, erityisesti jos niiden lukumäärä on erittäin pieni ja esiintymistiheys alhainen.

* · * 30 Nyt esillä olevan keksinnön tavoitteena on näiden ongelmien V · poistaminen, mikä on aikaansaatu menetelmällä, joka tunnetaan • · · /> : siitä, että tilavuudeltaan vapaasti määrittävä ilmanäyte joh- detaan eristeputken läpi, jonka sisäpinnalla on irroitettava sähköä johtava kalvo ja jonka keskellä on akselinsuuntainen • · . 35 putki, jossa on korkeajännitteeseen kytketyt, säteittäin ulot-

IM

•t..: tuvat emittointikärjet, jotka koronailmiön vaikutuksesta ke- • * · \ hittävät ionisuihkuja, joiden vaikutuksesta ilmassa olevat hiukkaset kiinnittyvät sähköä johtavaan kalvoon, josta ne 2 114044 näytteenoton jälkeen ovat sinällään tunnetulla tavalla ilmaistavissa ja määriltään mitattavissa. Menetelmän avulla pystytään keräämään ja määrittämään kokoluokaltaan noin 0,001 μπ\ - noin 100 μιη olevien hiukkasten määrä, riippumatta niiden esiintymis-5 tiheydestä. Jos tutkittavia hiukkasia esiintyy ilmassa vain ;pieniä määriä, on ilmanäytteen tilavuus suurennettava, mikä on keksinnön mukaisesti helposti toteutettavissa pidentämällä näytteenottoaikaa, koska kaikki eristeputken läpi virtaavassa ilmassa olevat hiukkaset kiinnittyvät eristeputken sisäseinä-10 mällä olevaan, sähköä johtavaan kalvoon. Eristeputkesta poistuva ilma on siis puhdasta, joten menetelmä ei levitä epäpuhtauksia tai mikrobeja ympäristöön.

Keksinnön muut erikoispiirteen ilmenevät oheisista epäitse-15 naisista patenttivaatimuksista.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisemmin oheiseen piirustukseen viitaten, jossa 20 Kuv. 1 esittää esimerkinomaisesti pituusleikkausta keksinnön mukaisessa menetelmässä käytettävästä laitteesta, . Kuv. 2 esittää poikkileikkausta kuvion 1 mukaisesta laittees- t . . ta, sivuluukku seka avatussa että suljetussa asennossa ja : 25 • Kuv. 3 esittää perspektiivikuvaa keksinnön mukaisessa menetel- • ’· mässä käytettävän laitteen eräästä rakennevaihtoehdosta.

» · · > • · · » · · • · · V ·' Keksinnön mukaan pystytään ilmaisemaan jossakin huone- tai 30 ulkotilassa olevan ilman erilaiset hiukkaset, kuten mikrobit ja muut nanotasoa tai sitä suuremmat hiukkaset ja mitataan niiden määrät tiettyä koetilavuutta kohden. Tämä toteutetaan ' . siten, että ennalta määrätty tilavuus ilmaa saatetaan virtaa- * maan näytteenottolaitteessa olevan eristeputken 1 läpi, jonka » · · · 35 sisäpinnalla on irroitettava sähköä johtava kalvo 2. Eriste-putkessa 1 on sen keskiakselia pitkin ulottuva putki 5, jonka vaippapinnassa on korkeajännitelähteeseen 14 kytketyt säteen-suuntaiset emittointikärjet 6, jotka koronailmiön vaikutuk- 3 114044 sesta kehittävät ionisuihkuja 7 näiden emittointikärkien 6 ja eristeputken 1 sisäseinämällä olevan sähköä johtavan kalvon 2 välillä. Ionisuihkujen 7 vaikutuksesta ilmassa olevat kaikenlaiset hiukkaset kiinnittyvät sähköä johtavaan kalvoon 2, jos-5 ta ne näytteenoton jälkeen ovat sinällään tunnetuilla tavoilla ilmaistavissa ja määriltään mitattavissa.

Erään suoritusmuodon mukaan sähköä johtava kalvo 2 on maadoitettu ja emittointikärjille 6 johdetaan negatiivinen 10 korkeajännite.

Toisen, suositeltavamman suoritusmuodon mukaan sähköä johtavaan kalvoon 2 tuodaan positiivinen jännite, joka muodostaa kalvon eteen positiivisen sähkökentän. Emittointikärjet 6 15 muodostavat korkealla, yli 5 kV:n jännitteellä koronailmiön vaikutuksesta negatiivisia elektroneja, joiden vaikutuksesta muodostuu ionisuihkuja kohti vastakkaismerkkistä keräyskalvoa 2. Emittointikärjet 6 on suunnattu sanottua keräyskalvoa 2 kohti. Tällöin emittointikärkiin 6 ja keräyskalvoon 2 tarvi-20 taan merkittävästi alhaisempi jännite halutun tehon aikaansaamiseksi kuin maadoitetulla kalvolla 2.

Erään suoritusesimerkin mukaan pystysuuntaisen eristeputken 1 halkaisja on 300 mm ja sen pituus on 900 mm. Eristeputken 1 : 25 sisäpinnalle irroitettavasti kiinnitettävä sähköä johtava kal- : vo 2 voi olla noin 600 mm korkuinen, jolloin eristeputken l ' yläosaan jää noin 200 mm:n ja sen alaosaan noin 100 mm:n kor- • '. \ ;·. kuinen eristepinta. Näytteenottolaitteen eristeteputki l on • « ;·, sähköä johtavien, maadoitettujen sivuseinämien 4 peittämänä, 30 ja eristeputken 1 ja sivuseinämien 4 väliin jää ilmarako 3.

Koko näytteenottolaite on edullisesti pyörien varassa siirret- ’ * tävissä. Laitteen yläpää on edullisesti suojaverkon 10 peit- « · · ‘ tämä jonka kautta eristeputkesta 1 poistuva hiukkasista vapaa :··· ilma palaa ympäröivään huonetilaan tai ulkoilmaan.

»i· · · 35

Eristeputken 1 yläpäähän on asennettu puhallin 9, jonka avulla ♦ · ilmanäyte voidaan imeä näytteenottolaitteeseen joko sen erään > » · ! sivuseinämän 4 alaosassa olevan näytteenottoaukon 16 kautta 114044 tai taipuisan näytteenottoletkun 17 kautta, mikäli ilmanäyte on otettava joltakin korkeammalta tasolta.

Korkeajännite johdetaan korkeajännitelähteestä 14 kaapelien 5 kautta sähköä johtavaan kalvoon 2 plus-merkkisenä ja keski-putken 5 yläpäätä ympäröivän sähköeristeen 11 kautta emit-tointikärkiin 6 miinus-merkkisenä.

Kooltaan edellä esitetynkaltaisen näytteenottolaitteen elekt-10 rodeihin 2, 6 voidaan näytteenottoa varten johtaa esimerkiksi 5-14 kV:n jännitteinen ja 0,1-2,0 mA:n vahvuinen sähkövirta. Näytteenottolaitteen energiantarve on puhaltimen osalta noin 100 w ja hiukkaskeräykseen tarvittavaan energian osalta noin 20 W. Näytteenottolaitteen verkkoliitäntä on 110-240 V 50-60 Hz.

15

Edellä esitetynkokoisella laitteella näytteenotto esimerkiksi 100 kuutiometrin suuruiselta ilmamäärältä kestää noin 20 min.

Koska näytteenottolaite on pienikokoinen ja verraten kevyt, 20 painoltaan noin 25 kg, sekä pyörillä helposti liikuteltvissa, on näytteenottotiheys järjestettävissä suurenkin esim. sairaalan osalta jo yhtäkin näytteenottolaitetta käyttäen.

Sähköä johtavalle kalvolle 2 kerätyt hiukkaset voidaan esimer-25 kiksi mikroskooppisesti ilmaista ja määrältään mitata kun ky-: seinen kalvo on poistettu eristeputkesta 1 näytteenottolait- : teen kyljessä 4 olevan oven 13 kautta (Kuv. 2). Sähköä johta- van kalvon 2 keräyspinnalle voidaan myös levittää geeli, johon kerätyt mikrobit cm saatettavissa elatukseen visuaalista tai • · 30 muuta tutkimusta varten. Uutta näytteenottoa varten eriste- putken 1 sisään asennetaan uusi sähköä johtava kalvo 2 saman '·' * oven 13 kautta. Turvallisuuden vuoksi oven aukaisukahvoihin 15 » · ♦ * on edullisesti asennettu mikrokytkimet, jotka katkaisevat jän- ;··· niiteen laitteesta kun ovi 13 avataan. .

...: 35

On selvää että näytteenottolaitteen rakenne ei ole rajoitettu • · piirustuksessa esitettyyn rakenne-esimerkkiin, vaan se voi va-: '.· päästi vaihdella patenttivaatimuksien määräämissä puitteissa.

Claims (9)

114044

1. Menetelmä näytteen ottamiseksi ilmasta siinä olevien * hiukkasten, kuten mikrobien ja muiden suuruusluokaltaan 5 nanotasoa tai sitä suurempien hiukkasten ilmaisemiseksi ja niiden määrien mittaamiseksi, tunnettu siitä, että tilavuudeltaan vapaasti määrittävä ilmanäyte johdetaan eristeputken (1) läpi, jonka sisäpinnalla on irroitettava sähköä johtava kalvo (2) ja jonka keskellä on akselinsuuntainen putki (5), 10 jossa on korkeajännitelähteeseen (14) kytketyt, säteittäin ulottuvat emittointikärjet (6), jotka koronailmiön vaikutuksesta kehittävät ionisuihkuja (7), joiden vaikutuksesta ilmassa olevat hiukkaset kiinnittyvät sähköä johtavaan kalvoon (2) , josta ne näytteenoton jälkeen ovat ilmaistavissa ja 15 määrältään mitattavissa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköä johtava kalvo (2) on maadoitettu, ja emittointi-kärkiin (6) johdetaan negatiivinen korkeajännite. 20 _

3. Patenttihakemuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sähköä johtava kalvo (2) muodostaa keräyspinnan eteen sähkökentän (8) ja emittointikärjet (6) muodostavat sähkökenttään ;··· nähden vastakkaismerkkiset ionisuihkut (7). 25 : 4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu . ·.: siitä, että sähköä johtavan kalvon (2) keräyspinnalle on ; levitetty geeli, johon kerätyt mikrobit on saatettavissa elatukseen visuaalista tai muuta tutkimusta varten. 30

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että elektrodeihin (2, 6) kytketään noin 5 -14 kV:n jännite, jolloin hiukkaset on poistettu ‘•"I eristeputkesta (1) poistuvasta ilmasta. ·:··: 35

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmanäyte imetään eristeputkeen (1) puhaltimen (9) 6 114044 avulla, jolloin ilmanäytteen tilavuus määräytyy näytteenotto-ajasta.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä tunnettu siitä, 5 että ilmanäyte imetään eristeputkeen (1) pyörillä liikutettavan näytteenottolaitteen kyljessä (4) olevan näytteenottoaukon (16) kautta.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu 10 siitä, että ilmanäyte otetaan näytteenottoletkun (17) kautta halutulta korkeudelta.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ilmanäytteessä olevien erilaisten 15 hiukkasten määrä määritetään mikroskopisesti. * I • · * · • * · I · · 114044